Родился 28 января 1887 года в деревне Будайка Чебоксарского уезда Казанской губернии в семье крестьянина-плотника. В 1913 году семья переехала в село Балаково Николаевского уезда Самарской губернии. Там он чуть менее трёх лет проучился в церковно-приходской школе. После обучения в ней вместе с отцом плотничал. Чапаевы семейной артелью строили коровники, бани, дома и даже церкви. Однажды при установке креста на церковь Василий Чапаев сорвался, но при приземлении не получил ни одного перелома. Из-за этого случая товарищи и родные прозвали его Ермаком. Такое прозвище сохранилось за ним на всю жизнь.

В 1908 году был призван на военную службу, в 1909 был уволен – формально из-за появившегося бельма на глазу, фактически – за то, что его брат Андрей был казнён за подстрекательство против царя, и Чапаев по этой причине считался неблагонадёжным. В 1909 году женился на Пелагее Метлиной. Его отец Иван был против этого брака, т.к. брак был неравным – Пелагея была поповской дочкой. Пелагея устроила его к своему отцу реставрировать иконы. Поначалу всё шло хорошо, но потом Чапаев с женой вынужден был срочно покинуть Балаково из-за недовольной заказчицы, которая грозилась подать на него в суд за «богохульство». Первоначально весной 1913 года они приехали в Симбирск, но из-за отсутствия там работы переехали в Мелекесс. В 1914 году, с началом Первой мировой войны, Чапаев был призван на военную службу. За мужество и большую стойкость, проявленных в боях 5-8 мая 1915 года у реки Прут, был награждён Георгиевской медалью. Приказом по полку от 10 июля 1915 года в районе деревни Дзвиняч рядовой первой роты Василий Чапаев был произведен в младшие унтер-офицеры, минуя звание ефрейтора. За мужество и храбрость унтер-офицер Чапаев 16 сентября 1915 года был награжден Георгиевским крестом IV степени.

В дальнейшем за взятие двух пленных под местечком Сновидов приказом по 82-й пехотной дивизии фельдфебель Василий Чапаев был награжден Георгиевским крестом III-й степени. В боях между пунктами Цумань и Карпиневка 27 сентября 1915 года Василий Иванович Чапаев был ранен и отправлен в госпиталь. В то время пока он находился на излечении, вышел приказ о производстве его в старшие унтер-офицеры. Таким образом, со времени прибытия на фронт Чапаев только за полгода был трижды награжден и стал старшим унтер-офицером.

За бои 14–16 июня 1916 года у города Куты, в которых принимал участие Белгорайский полк, где служил Чапаев, он получил Георгиевский крест II степени. Летом того же года за бои под городом Делятин был награжден Георгиевским крестом I степени.

В конце лета 1916 года Василий Чапаев тяжело заболел. 20 августа он был отправлен в перевязочный отряд 82-й пехотной дивизии. В роту же вернулся только 10 сентября. Но ему суждено было провоевать только лишь один день. Уже 11 сентября он снова получил шрапнельную рану в левое бедро и отправился на лечение в 81-й отряд Красного Креста. Прибыв в июле 1917 года в Николаевск, В. И. Чапаев был назначен фельдфебелем в 4-ю роту революционно настроенного 138-го запасного пехотного полка. Там же сошёлся с большевиками. Был избран в полковой комитет, а в октябре 1917 года – в совет солдатских депутатов. 28 сентября 1917 года вступил в партию большевиков.

В ноябре 1917 года Революционный комитет Николаевска назначил Чапаева командующим 138-м полком. Был участником казанского съезда солдатских Советов, проходившего в ноябре 1917 года. Тогда же его гражданской женой стала Пелагея Камишкерцева (первая жена Чапаеву изменила). В дальнейшем отношения с новой женой у него также не сложились.

18 декабря 1917 года стал комиссаром Красной гвардии и начальником гарнизона Николаевска. Зимой–весной 1918 года Чапаев подавил ряд крестьянских восстаний. Воевал против казаков и Чехословацкого корпуса. В ноябре 1918 года стал учиться в Академии Генштаба, но уже в январе 1919 года по личной просьбе был направлен на Восточный фронт против А. В. Колчака. Чапаев командовал 25-й стрелковой дивизией. В июне 1919 года его дивизия освобождала Уфу от войск Колчака. В июле 1919 года Чапаев участвовал в боях по деблокированию Уральска. 5 сентября 1919 года при внезапном нападении белогвардейцев на штаб 25-й дивизии около города Лбищенска (ныне город Чапаев Уральской области Казахской ССР) Чапаев погиб: по одним данным, переплывая через Урал, по другим – умер от ран в ходе перестрелки. Точные обстоятельства его гибели неизвестны.

Ещё при жизни он стал легендарным героем. В боях с врагами проявил полководческий талант, волю, решительность и храбрость.

Именем Чапаева названы улицы во многих городах Беларуси.

В Гродно в честь В. И. Чапаева была названа улица (теперь улица Василька) протяжённостью 500 м, от улицы Кирова до улицы Телеграфной.

В годы Великой Отечественной войны его имя было присвоено 6 партизанским бригадам и 35 партизанским отрядам, действовавшим на территории Белоруссии.

Каменный бюст Чапаеву Василию Ивановичу установлен на пересечении улиц Карбышева и Чапаева (теперь Василька) в 1983 году. Автор скульптуры неизвестен.

Виктор Саяпин в книге «Гродненские памятники и скульптуры» написал: «В 1982 году исполнительные комитеты недавно образованных городских районов города — Ленинского и Октябрьского — обратились с ходатайством в горисполком. Просьба заключалась в выдаче разрешения на установку бюста В. И. Чапаева на углу улиц Чапаева и Карбышева в Ленинском районе, и бюста Щорса на одноименной улице Октябрьского района. 6 октября такое разрешение было получено, и вот так на улицах нашего города появились памятники героям гражданской войны, которые никогда не бывали в Гродно, не воевали на его земле и вряд ли подозревали о существовании такого города».

В феврале 2019 года памятник Чапаеву демонтировали для реконструкции к 75-летию Гродненской области. После коллективного обращения общественности к руководству города о безосновательности возвращения монумента, переносе его в музей вопрос был рассмотрен на заседании художественно-экспертного совета по монументальному и монументально-декоративному искусству Гродненского горисполкома. Было принято решение о переносе бюста Василия Чапаева с улицы Михася Василька в музей.